Los investigadores han diseñado un método económicamente viable para utilizar hidrógeno para fundir el lodo rojo tóxico producido durante la producción de aluminio para producir acero verde en unos 10 minutos, reduciendo así el impacto medioambiental de las industrias del acero y el aluminio.

La industria del aluminio produce aproximadamente 198 millones de toneladas (aproximadamente 180 millones de toneladas) de residuos de bauxita - "lodo rojo" - cada año, que es extremadamente corrosivo debido a su alta alcalinidad y su rico contenido en metales pesados ​​tóxicos. En países como Australia, China y Brasil, el lodo rojo sobrante a menudo se vierte en enormes vertederos, donde resulta costoso eliminarlo. La industria del acero también causa graves daños al medio ambiente y representa el 8% del total mundial de emisiones de dióxido de carbono. Sin embargo, se espera que la demanda de acero y aluminio crezca hasta un 60% para 2050.

Pero los científicos del Max-Planck-Institutfür Eisenforschung de Alemania pueden tener una manera de convertir los subproductos tóxicos del lodo rojo de la producción de aluminio en acero verde.

"Nuestro proceso puede resolver simultáneamente el problema de la chatarra en la producción de aluminio y mejorar la huella de carbono de la industria del acero", afirmó Matic-Jovicevic-Kruger, autor principal del estudio. "Resolver simultáneamente el problema de la chatarra en la producción de aluminio y mejorar la huella de carbono de la industria del acero".

El lodo rojo contiene hasta un 60% de óxido de hierro. El uso de plasma que contiene un 10% de hidrógeno para derretir lodo rojo en un horno de arco eléctrico puede reducirlo a hierro líquido y óxido líquido, lo que permite una fácil extracción del hierro. Los investigadores dicen que la tecnología de reducción por plasma solo toma 10 minutos y el hierro producido es tan puro que puede procesarse directamente para convertirlo en acero. El óxido metálico, que ya no es corrosivo, se solidifica cuando se enfría y, por tanto, puede transformarse en un material similar al vidrio que puede utilizarse como material de relleno en la industria de la construcción.

Otros investigadores han utilizado un método similar para producir hierro a partir de barro rojo, pero utilizando coque; sin embargo, este método provoca una fuerte contaminación del hierro y la producción de grandes cantidades de dióxido de carbono. El método utilizado en el nuevo estudio evita la emisión de estos gases de efecto invernadero mediante el uso de hidrógeno verde como agente reductor.

Isnaldi Souza Filho, autor correspondiente del estudio, dijo: "Si se utiliza hidrógeno verde para extraer hierro de los 4 mil millones de toneladas de lodo rojo producidos en la producción mundial de aluminio hasta la fecha, la industria del acero podría ahorrar casi 1,5 mil millones de toneladas de dióxido de carbono".

Mediante este proceso, los metales pesados ​​tóxicos originalmente presentes en el lodo rojo quedan "prácticamente neutralizados". Los metales pesados ​​restantes están firmemente unidos a los óxidos metálicos y no serán arrastrados por el agua como el barro rojo que se deja en los vertederos.

"Después de la reducción, detectamos cromo en el hierro. Es posible que otros metales pesados ​​y preciosos también hayan pasado al hierro o a una zona separada. Esto lo investigaremos en futuros estudios. Los metales valiosos se pueden separar y reutilizar", afirma Jovičević-Klug.

Los investigadores dicen que usar hidrógeno verde directamente para producir hierro a partir de lodo rojo no sólo es "doblemente beneficioso" para el medio ambiente, sino también muy económico. Según sus cálculos, si el lodo rojo contuviera un 35% de óxido de hierro sería suficiente para que el proceso fuera económico. Al calcular el costo del hidrógeno verde y la electricidad del horno de arco eléctrico a precios actuales, más el costo del vertido de lodo rojo, la proporción de óxido de hierro en el lodo rojo debe alcanzar entre el 30% y el 40%, para que el hierro producido pueda ser competitivo en el mercado.

Estas son estimaciones conservadoras, ya que es probable que el costo de procesar el lodo rojo sea bastante bajo. Además, los hornos de arco eléctrico se utilizan ampliamente en la industria de los metales, incluidas las fundiciones de aluminio, donde pueden lograr una mayor sostenibilidad con una inversión limitada.

Dierk Raabe, coautor del estudio, afirma: "En nuestro estudio también fue importante tener en cuenta los factores económicos. Ahora corresponde a la industria decidir si se utiliza plasma para reducir el hierro en el lodo rojo".

La investigación fue publicada en la revista Nature.